KAIST·한양대, 차세대 뉴로모픽 컴퓨팅 신뢰성 문제 해결

'이종원자가 이온' 도핑 방법 개발

연구진이 개발한 ‘이종원자가 이온’ 도핑 결과, 개선 효과, 이에 기반하는 물질적인 원리 개념도.(KAIST 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 차세대 뉴로모픽 컴퓨팅의 신뢰성 문제를 해결했다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 한양대 연구진과 차세대 메모리 소자의 신뢰성과 성능을 높일 수 있는 '이종원자가 이온' 도핑 방법을 개발했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 기존 차세대 메모리 소자의 가장 큰 문제인 불규칙한 소자 특성 변화 문제를 개선하기 위해 이종원자가 이온을 도핑하는 방식으로 소자의 균일성과 성능을 향상할 수 있다는 사실을 실험과 원자 수준의 시뮬레이션을 통해 원리를 규명했다.

연구팀은 불규칙한 소자 신뢰성 문제를 해결하기 위해 이종원자가 할라이드 이온을 산화물층 내 적절히 주입하는 방법이 소자의 신뢰성과 성능을 향상할 수 있음을 보고했다.

연구팀은 이러한 방법으로 소자 동작의 균일성, 동작 속도, 성능이 증대됨을 실험적으로 확인했다.

또 원자 단위 시뮬레이션 분석을 통해 결정질과 비결정질 환경에서 모두 실험적으로 확인한 결과와 일치하는 소자 성능 개선 효과가 나타남을 보고했다.

이러한 과정에서 도핑된 이종원자가 이온이 근처 산소 빈자리를 끌어당겨 안정적인 소자 동작을 가능하게 하고, 이온 근처 공간을 넓혀 빠른 소자 동작을 가능하게 하는 원리도 밝혀냈다.

왼쪽부터 KAIST 전기및전자공학부 최신현 교수, 배종민 석사과정, 한양대 원자력공학과 권초아 박사후연구원, 김상태 교수

최신현 교수는 "개발한 이종원자가 이온 도핑 방법은 뉴로모픽 소자의 신뢰성과 성능을 획기적으로 높이는 방법으로서 차세대 멤리스터 기반 뉴로모픽 컴퓨팅의 상용화에 기여할 수 있다"며 "밝혀낸 성능 향상 원리를 다양한 반도체 소자들에 응용할 수 있을 것ˮ이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 신소자원천기술개발사업, 신재료PIM소자사업, 우수신진연구사업, 나노종합기술원 반도체공정기반 나노메디컬 디바이스개발 사업, 국가슈퍼컴퓨팅센터 혁신지원프로그램의 지원을 받아 수행됐다.

KAIST 전기및전자공학부 배종민 석사과정, 한양대 권초아 박사후연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구의 성과는 국제 학술지 `사이언스 어드밴시스' 6월호에 실렸다.

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